AZヌンチャクをEQ6で使う話があって、EQ6の通信ログをもらいました。
EQ6を壊してしまうといけないので、今年（2020年）1月～2月にかけてプロトコルを解析した資料があったので、復習がてら整理して載せることにしました。
万人の役に立つ情報ではないですが、なにせ本家のドキュメントがあまりにも不親切なので、必要な人には役に立つかなと思います。
(このサイトは2か国語にしてますが、このページは面倒なので日本語のみです。)

免責事項と注意点

この資料は自分の手元にあるAZ GTi（1台のみ）とPC版SyncScanProとの通信ログを解析しながら、SkyWatcher社のモータープロトコルのドキュメントを自分なりに理解したもので、当然間違っている可能性もあります。また本ページ作成時に転記間違いがあるかもしれません。
このページに掲載している情報を元にした結果のいかなる直接的、間接的損害について、当方は一切の保証は致しません。本ページ掲載情報の利用は自己責任で行ってください。
実際の作成にあたっては元にSkyWatcher社のドキュメントを正として、こちらは参考程度にして頂くようお願い致します。

基本的な情報

単純なシリアル通信です。ボーレート9600、データ8 bit、パリティ無し、ストップビット１、フロー制御無し。
シリアル通信の電圧は3.3Vですが5Vでも動きます。間違えてRS232Cレベルの電圧をかけると壊れてしまう可能性があるので、注意してください。

通信は文字（テキスト）によるプロトコルです。クライアント（ハンドコントローラ等）から、マウント（AZ GTiなど）にメッセージを送り、返事を受け取ります。マウント発でメッセージを送ることは（たぶん）ありません。

コマンドを送る時は 「:」 で始まるメッセージで、返事は「=」で始まります。エラーの時の返事は「!」で始まります。メッセージ終わりは全て「\r(0D)」です。

「:」の後の1文字がコマンドコード、その次の1文字が「1」か「2」でこれはAxis（軸）番号です。

接続開始時

まずはクライアント（SyncScanPro、ハンドコントローラ、ヌンチャクなど）とAZ GTiの通信開始時の通信です

モーターボードバージョン問合せ
(–>Mountへ） :e1\r
(<–Mountから） =0314A5\r

(–>Mountへ） :e2\r
(<–Mountから） =0314A5\r

拡張情報要求 ExtendenInquire (AZGTiが赤道儀モード対応かどうか、に使ってます)
(–>Mountへ） :q1010000\r
(<–Mountから） =098000\r

拡張情報設定　ExtendedSetting（ディアルエンコーダON/OFFとか）
(–>Mountへ） :W1050000\r
(<–Mountから） =\r

(–>Mountへ） :W2050000\r
(<–Mountから） =\r

オートガイドスピード設定
(–>Mountへ） :P12\r
(<–Mountから） =\r

(–>Mountへ） :P22\r
(<–Mountから） =\r

CPR値取得　Inquire CPR
(–>Mountへ） :a1\r
(<–Mountから） =00A41F\r

(–>Mountへ） :a2\r
(<–Mountから） =00A41F\r

TI-Freq値の取得　　Inquire Timer Inturpput Freq
(–>Mountへ） :b1\r
(<–Mountから） =0024F4\r

(–>Mountへ） :g1\r Inquire Highspeed Ratio
(<–Mountから） =01\r

(–>Mountへ） :g2\r Inquire Highspeed Ratio
(<–Mountから） =01\r

後々、モーターを動かすのに必要な情報は、青字で書いたそれぞれのモータのCPR値と、TI-Freqと書かれている値です。これはマウントによって異なるようで、AZGTi と EQ6では全く違う値でした。ご注意ください。
(2020/9/18 追記）
AZ-GTi ではこの値は１なので気付かなかったのですが、EQ6のログを頂いて、それを解析した結果、この値も取得が必須ということが判明しました。
ちなみにEQ6の場合、値は 0x10(=10進法で16）でした。
この値もモーターの速度計算に使います。

値のデコード

このプロトコルでの値のエンコードはリトルエンディアンです。

例えばモーター１のCPR値は
=00A41F\r
です。
これは
0x00 + 0xA4 * 256 + 0x1F * (256)^2
= 0 + 164 * 256 + 31 * 256 * 256
= 2073600
となります。

また、TI-Freq は
=0024F4\r
なので、
0x00 + 0x24 * 256 + 0xF4 * (256)^2
= 0 + 36*256 + 244 * 256*256
= 9216 + 15990784
= 16000000
となります。

モーター速度の計算

モーターの駆動速度は恒星時基準になってましたが、下記の値を使うことで太陽時、月時等に変えることができます。
1周するのに要する時間 （スケッチでは 「baseSecPR」 回転あたりの基準秒数）は
　恒星時 23:56:04.091 = 86164.091(秒)
　太陽時 24:00:00.000 = 86400.00(秒)
　月時 23:03:39.014 = 83019.014(秒)

ここでは恒星時を例にして計算します。

コマンドで送るTI値は N 倍速で動かすとき、

TI = (1/N) * ((baseSecPR / CPR) * TMR_Freq)
また高速モードの時は
TI = (1/N) * ((baseSecPR / CPR) * TMR_Freq) * (High_Speed_Ratio)
(2020/9/18追記: AZ GTi は High_Speed_Ratio=1 なので気付かなかった）

となります。
実際は整数値に丸めて、マイナスのときは絶対値を取ります。（マイナス＝逆方向のときは、別の方法で指示します。）

※ドキュメントでは上の式で 1/N とした所が N になっていて、どうやっても計算が合いません。
　『　T1_Preset = N * TMR_Freq * 360 / Speed_DegPerSec / CPR　』(ドキュメントの式)
式を見直して実際のデータと突き合せた結果、Nは分子じゃなくて分母にくる、という結論になりました。SkyWatcher社に問い合わせてますが返事がないままです。
(2020/9/18追記）
上記の「Nは分子じゃなくて分母じゃないか」という疑問を出したわけですが、これは私の勘違いであることが分かりました。
ドキュメントで出てくるNは、私は「N倍速駆動するとき」のNと思っていたのですが、式の中のNは「High Speed Ratio」です。

具体例
恒星時駆動 x1.0 のとき
TI = 1/1 * ((86164.091 / 2073600 ) * 16000000 = 664846.381 ≒ 664846

恒星時駆動 x0.5 のとき
TI = 1/0.5 * ((86164.091 / 2073600 ) * 16000000 = 1329692.762 ≒ 1329693

恒星時駆動 x8 のとき
TI = 1/8 * ((86164.091 / 2073600 ) * 16000000 = 83105.798 ≒ 83106

これをステップごとに表にしたものです。1桁目に若干の違いがあるのは、演算精度の問題です。

ステップ	倍速(N)	TI値	16進表記	メッセージ
0	0.5	1329691	144A1D	1D4A14
1	1	664846	0A250E	0E250A
2	8	83106	0144A2	A24401
3	16	41553	00A251	51A200
4	32	20776	005128	285100
5	64	10388	002894	942800
6	128	5194	00144A	4A1400
7	400	1662	00067E	7E0600
8	600	1108	000454	540400
9	800	831	00033F	3F0300

この一連の計算の結果のTI値がモーターを動かすときの値となります。
なお、上記の表はAZ GTiの場合のもので、他のマウントの場合はCPR値及びTI-Freq値が違いますので、この表の数字をAZ GTi以外のマウントにそのまま使うと、最悪故障する可能性があります。計算はマウント毎にCPR値及びTI-Freq値を取得して、それを元に計算し直してください。

なお、マウントによってはCPRの値と TMR_Freqの値が違うため、高速で動かす場合は計算結果のTI値が小さくなりすぎることがあります。（例えばEQ6マウントで、ステップ７~９で動かす場合）
その場合、TI値をN倍します。Nは「:g」コマンドで取得した High Speed Ratio で、EQ6の場合は16ですので、出てきたTI値を16倍して使います。
ちなみに High Speed モードかどうか（TIに倍率が掛かっているか）どうかは、後述の「方向をセットする」で指示することで判断しています。

ステップ	倍速	計算した T1値	高速 モード	使用するTI値 高速はx16	16進表記	メッセージ
0	0.501229	1237		1237	0004D5	D50400
1	1.004896	617		617	000269	690200
2	8.26694	75		75	00004B	4B0000
3	17.22279	36		36	000024	240000
4	38.75128	16		16	000010	100000
5	88.57436	7		7	000007	070000
6	103.3368	6		6	000006	060000
7	450.924	1.375	高速	22	000016	160000
8	708.5949	0.875	高速	14	00000E	0E0000
9	1102.259	0.5625	高速	9	000009	090000

モータを動かす

※マニュアル操作しか扱ったことが無いので、自動導入に使われる目標をセットしての自動セット（GoTo）は分かりませんので、ここでは扱ってません。

基本
モーターを動かす基本は、次の流れです。
１．モーターがBusyでないか確認する
２．方向と速度をセットする
３．STARTコマンドを送る

ただし、注意点があり
・逆方向に動かすときは、一旦STOPコマンドを送り、停止するのを待ってから、動かす
・高速モードで動いている時は、一旦STOPコマンドを送り、、以下同文（AZ GTiはSTOPを送らなくても速度変更できてしまいますが、急激な速度変更は架台に負荷をかける可能性があります。する場合は自己責任で。ちなみに高速モードのときは、架台側が自動的に加速・減速制御をしてるようです。）

・GoToモードで動いているときは、動かさない

以下、モーター１番について説明します。モーター2番のときは、コマンドの後の数字を2に読み替えてください。

１．モーターがBUSYでないか確認する（状態取得）
コマンド 「:f1」(モータ2の時は「:f2」)
※コマンドは大文字小文字の区別があります

返事例 「=301」
1文字目　0x03 = 0000 0011
右端のビット 動作モードB0: 1=Tracking, 0=Goto
右から2番目のビット 回転方向　B1: 1=CCW, 0=CW
右から3番目のビット 項目モード B2: 1=Fast, 0=Slow
2文字目　0x00 = 0000 0000
右端のビット 動作中かどうか B0: 1=Running,0=Stopped
右から2番目のビット B1: 1=Blocked,0=Normal (何に使われているか分からない…)
3文字目　0x01 = 0000 0001
右端のビット 初期化が終わっているか　B0: 0 = Not Init,1 = Init done
右から2番目のビット B1: 1 = Level switch on (何に使われているか分からない…)

2文字目のビット0が1の時は動作中なので、コマンドを送ってはいけない。
ただし、現在が停止中または低速移動中で、かつ同方向への速度変更については動作中でも可能。
それ以外のときは、STOPコマンド 「:K1」を送り、「:f」コマンドで停止するまで待機する。

２．方向をセットする

Set MotionMode コマンド「:G」を使う
例 「:G130」
セットする値は 「30」 = 0000 0011 0000 0000

１文字目　[3] = 0000 0011
B0: 0=Goto, 1=Tracking 動かすときは1にセット
B1: 0=Slow, 1=Fast(T) 128倍速より早く動かすときは１にセットすること
　　0=Fast, 1=Slow(G) ※Gotoモードでは逆のようです。。。。
B2: 0=S/F, 1=Medium すいません、何か分かりません。０しか見たことないです。Goto時のコマンドかも。
B3: 1x Slow Goto すいません、何か分かりません。０しか見たことないです。Goto時のコマンドかも。

２文字目　[0]=0000 0000
B0: 0=CW、1=CCW モーターの回転方向を指定します。
B1: 0=Noth, 1=South すいません、何か分かりません。０しか見たことないです。Goto時のコマンドかも。
B2: 0=Normal Goto, 1=Coarse Goto すいません、何か分かりません。０しか見たことないです。Goto時のコマンドかも。

３． 速度をセットする
速度をセットするには「:I」コマンドを使います。
速度は「モーター速度の計算」で計算したTI値を使います。

ステップ	倍速(N)	TI値	16進表記	メッセージ
0	0.5	1329691	144A1D	1D4A14
1	1	664846	0A250E	0E250A
2	8	83106	0144A2	A24401
3	16	41553	00A251	51A200
4	32	20776	005128	285100
5	64	10388	002894	942800
6	128	5194	00144A	4A1400
7	400	1662	00067E	7E0600
8	600	1108	000454	540400
9	800	831	00033F	3F0300

例えば恒星時の16倍なら、（AZ GTiの場合は ）TI値は41553、これは16進数で 0x00A251、このプロトコルでは「51A200」となるので、送るべきメッセージは「:I151A200」 となります。

※この表はAZ GTiのもので、他のマウントでは CPR値、TI-Freq値が異なるので、都度計算する必要があります。他のマウントのコードにこの表の値をそのまま使わないでください。

４．STARTコマンドを送る
上記で回転方向と速度がセットできたので、「:J」コマンドを送ると動き出します。
例 「:J1」

５．STOPコマンドを送る
Tracking時（Gotoで目標ステップまで自動で動かす、ではない場合）、モーターはSTOPを送らないと動き続けますので、注意してください。
ヌンチャクではレバーがニュートラルになった時にSTOPを送っています。停止させるときは 「:K」コマンドを送ります
例「:K1」

2軸同時に動かす場合

SyncScanで斜め上のボタンを押すような場合、2軸同時に動かすことになります。

※初期化時の InquireStatusというコマンドで取ってくる情報に 「Tow axes must start seperately B2: Support」というのがあり、AZGTiは関係ないようですが、ドキュメントの文言からして、ここのビットが１のときは、別々に動かす必要があるかもしません。（ヌンチャクではこのビットは無視しました）

軸は二つありますが、架台とのシリアル通信は1チャンネルしかないので、交互に通信するような感じです。
これはステップ９（800倍速）で右斜め上ボタンを押した時の通信内容です。

(–>Mountへ） :f1\r 軸１ 状態確認
(<–Mountから） =101\r
(–>Mountへ） :f2\r 軸２ 状態確認
(<–Mountから） =101\r
(–>Mountへ） :G130\r 軸１ 回転方向と高速モードセット
(<–Mountから） =\r
(–>Mountへ） :G230\r 軸２ 回転方向と高速モードセット
(<–Mountから） =\r
(–>Mountへ） :I13F0300\r 軸１ 速度セット
(<–Mountから） =\r
(–>Mountへ） :I23F0300\r 軸２ 速度セット
(<–Mountから） =\r
(–>Mountへ） :J1\r 軸１ START
(<–Mountから） =\r
(–>Mountへ） :J2\r 軸２ START
(<–Mountから） =\r
(–>Mountへ） :K1\r 軸１ STOP（ボタンを離した時）
(<–Mountから） =\r
(–>Mountへ） :K2\r 軸２ STOP（ボタンを離した時）
(<–Mountから） =\r

その他の情報

ここで扱ったのはモータープロトコルで、
・HandControllerポートからシリアル通信で送る
・Wifi経由でUDP通信で送る
・SyncScanAppから架台へUDP通信で送る

の時に使われるものです。上記のどの経路からも送れてしまうので、気を付けて使わないとバッティングする可能性があります。稀にバッティングの結果、AZGTiがハングアップして、電源を入れ直ししないと戻りませんが、幸い壊れたことはありません（汗）

AZ GTiにはこれ以外に（SyncScanAppをサーバとして、それに対して）TCP通信できる別のコマンド体系が用意されています。こちらは赤経、赤緯を指定しての移動とかもできるみたいです。こちらはまだちゃんと調べたことがないのですが、SyncScanAppを起動していないと使えないようです。

赤道儀モード対応（9/16追記）

AZ GTiは（自己責任で）ファームウェアアップデートによって赤道儀モードにすることもできます。
Extended Inquireコマンド「:q」で状態を取得すると、
:q1010000 に対して
購入時の経緯台オンリーの時の返事
=018000　　”1″のところは 0000 0001
赤道儀選択可能な時の返事
=098000　　”9″のところは 0000 0101
仕様書によると返事2文字目のビット３は
B3: Support EQ/AZ mode
となっているので、この時SyncScanAppアプリは赤道儀選択可能になるようです。

ただ、SyncScanAppアプリで赤道儀を選択しても、経緯台を選択しても、選択時にはコマンドは何も送られません。これはつまり、経緯台か赤道儀かを判断して制御するのはアプリ側で、架台側では何もしていない事を意味します。
ついでにいうと、アライメント決定時にも何もコマンドが送られないので、アライメント情報を持ってるのはアプリ側、ということになります。
架台側は、アプリからの要求に応じてエンコーダポジションを返すのと、モーターを動かすのみのようです。

追尾について(9/16追記）

経緯台モード、赤道儀モードでの追尾についても、アプリ側に頭脳があるようです。

まず経緯台モードの時は、頻繁に（おそらく1Hz）で、アプリからポジションを問い合わせて、こまめに両方のモーターに指示を出して追尾させています。
現在の架台の状態、方位、高度から対象物の位置をリアルタイム計算するには、アライメントの情報を持っていないとできません。
これをヌンチャクに実装するには、アライメントもヌンチャクでやらないといけないことになり、ちょっと無理なので諦めました。ハンドコントローラをつないだ時は、ハンドコントローラは全部やってるのでしょう。

一方、赤道儀モードの追尾は簡単です。
操作が終了してアイドルになる時に、赤経モーターを恒星時 x1倍速で動かして、そのまま放置するだけです。SyncScanAppもそのようにしています。 太陽時駆動なら、ベースとなる速度が微妙に違うだけで、やってることは同じです。

※南半球の時は、「放置速度」が逆方向になるので注意

赤経モーター追尾時は、ボタンを押していない時はx1倍駆動、ステップ１（x0.5倍駆動)の時は、順方向なら 1+0.5=1.5倍速に、逆方向なら 1-0.5=0.5倍速になります。逆方向にステップ１（x -1）で動かすと、1-1=0 でモータが停止します。
要は全ての速度に恒星時駆動速度が足された値になります。

ステップ	経緯台モード・赤緯軸	赤道儀モードの 赤経（北半球の時）
4	x8	1+8= x9
3	x4	1+4= x5
2	x2	1+2= x3
1	x1	1+1=x 2
0	x0.5	1+0.5=x 1.5
停止	x0	1+0= x1
0(逆方向）	x -0.5	1-0.5= x0.5
1(逆方向）	x -1	1-1 = x0(停止）
2(逆方向）	x -2	1-2= x -1
3(逆方向）	x -4	1-4= x -3
4(逆方向）	x -8	1-8= x -7